SMD-Bestückungsautomat auch fürs Spezielle

SMD-Bestückungsautomat FLX 2011Essemtec

Irgend etwas geht immer nicht nach Plan: Ein Prototyp zum Beispiel, der kurzfristig bestückt werden muss, ein Bauteil, das falsch spezifiziert wurde, oder ein Spezialbauteil, für das es keinen Feeder gibt. Es sind meist kleine Abweichungen vom Normalen, die die SMD-Produktionsplanung empfindlich stören und zu teuren Verzögerungen und erhöhten Kosten führen können. Mit einer SMD-Bestückungsmaschine FLX2011 von Essemtec verliert das Unvorhersehbare seinen Schrecken.

Dazwischen geschobene Eilaufträge

Dies ist schon oft passiert: Der Verkauf hat etwas versprochen, wovon die Produktionsplanung nichts mitbekommen hat. Nun eilt es plötzlich. Mitten in der Herstellung von Baugruppe A muss der Auftrag B bestückt werden. Was für viele Bestückungsautomaten eine große Sache sein kann, ist mit einer FLX2011 kein Problem.

Während dem die Maschine unbeirrt Auftrag A weiter bestückt, rüstet der Operator die zusätzlich benötigten Bauteile für Auftrag B bereits auf die Maschine. Auf der Offline-Station wandelt er die CAD-Daten der Leiterplatte B in ein Bestückungsprogramm um. Anschliessend unterbricht er die Bestückung von A, legt eine Leiterplatte B ein, lädt das Bestückungsprogramm aus dem Netzwerk und startet die Produktion. Nach dem Abschluss von Auftrag B fährt er mit dem Auftrag A fort. Während dieser ganzen Zeit stand die Maschine nur still, um Leiterplatten zu laden.

Möglich ist dieses Umrüsten ohne Stillstandszeit dank der Flexibilität und der hohen Feederkapazität. 190 Bauteile (310 bei der Large-Version) können auf einer FLX2011 gleichzeitig gerüstet sein. Die intelligenten Feeder sind während des laufenden Betriebes austauschbar und sie werden von der Bestückungsmaschine automatisch erkannt. Unterschiedliche Leiterplattenformate sind auch kein Hindernis, denn die magnetische Leiterplattenhalterung lässt sich ohne Werkzeuge anpassen.

Prototypen und Kleinststückzahlen

Prototypen sind oft Eilaufträge mit vielen Spezialitäten, zum Beispiel Bauteile, die nur gerade in der benötigten Menge zur Verfügung stehen oder solche, für die es noch gar keinen Feeder gibt. Trotz der Schwierigkeiten muss die Qualität ab der ersten bestückten Leiterplatte stimmen, denn Material oder Zeit für Versuche steht nicht zur Verfügung. Für solche Fälle stellt die FLX2011 hilfreiche Funktionen zur Verfügung: Die virtuelle Leiterplatten-Ansicht, das Pick-Anywhere-Feature und die Component-Verification-Unit (CVU).

Die Virtual-View ist eine von Essemtec entwickelte Softwaretechnik, mit der das Bestückungsprogramm der realen Leiterplatte virtuell überlagert werden kann. Damit lässt sich bereits vor der Bestückung überprüfen, ob die Bestückungskoordinaten korrekt sind, ob die Ausrichtung von ICs und Dioden stimmt, ob die richtige Bauteilgrösse verwendet wird und ob alle benötigten Bauteile aufgerüstet sind. Kurz: mit Virtual View kann die Qualität geprüft werden, bevor das erste Bauteil bestückt ist.

Das Pick-Anywhere-Feature erlaubt es, Bauteile überall aufzunehmen, auch ohne Feeder. Die Maschine sucht an einer frei definierbaren Position nach einem Bauteil und verwendet es, wenn vorhanden. Einzelne Bauteile oder kurze Bandabschnitte aus einem Restband-Feeder lassen sich so einfach verarbeiten. Das Feature ermöglicht auch die Einbindung von kundenspezifischen Zuführungs-Systemen wie zum Beispiel Vibrations-Förderer oder Labelfeeder.

Die FLX-CVU (Component-Verification-Unit) wurde für die Herstellung von eleettkronischen Baugrupen in der Medizintechnik, Luft- oder Raumfahrt entwickelt. Dort werden oft kleine Serien von hoch komplexen Produkten hergestellt, die vollständig dokumentiert sein müssen. Mit dieser Unit kann der elektrische Wert und die Polarität einzelner Bauteile vor dem Bestückung gemessen und gespeichert werden. Das Messsystem ist für Widerstände, Kapazitäten, Spulen und Dioden geeignet.

Fehlende Schablone für den Druck

Die Bestückungsmaschine FLX2011 ist auch eine Dosiermaschine. Der Bestückungskopf ist mit zwei Dosierventilen erweiterbar und kann zwei verschiedene Flüssigkeiten dosieren. Diese Option wird meistens verwendet, um Lotpaste und Klebstoff auf die Leiterplatte aufzubringen, wenn zum Beispiel eine Schablone falsch geliefert wurde oder gar nicht vorhanden ist, oder wenn Leiterplatten doppelseitig bestückt und gelötet werden.

Das Dosierprogramm wird automatisch aus den Bestückungs- und Bauteildaten errechnet, eine zusätzliche Programmierung ist nicht erforderlich. Die Sequenz von Dosierungen und Bestückung ist frei wählbar und ermöglicht so  die Herstellung von speziellen Konstruktionen, zum Beispiel Bauteilstacks. Verschiedene Dosierventile stehen zur Wahl, unter anderem Mikro-Jetventile, Schraubenventile oder Zeit-Druck-Ventile.

Kurzfristige Layoutänderungen

Ein Anruf des Kunden in letzter Minute: „R434 muss 4,7 kOhm und nicht 47 kOhm sein!“ Was nun? Die CAD-Daten sind schon eingelesen, das Bestückungsprogramm bereit, die Feeder gerüstet. Mit der FLX2011 muss man nicht von vorne beginnen, denn die virtuelle Leiterplatten-Ansicht erlaubt kurzfristige Änderung direkt auf der Maschine.

Mit einem Mausklick auf das entsprechende Bauteil kann der Operator den Wert, die Bezeichnung oder die Orientierung eines Bauteils jederzeit ändern. Dank der virtuellen Ansicht kann er die Änderung sofort prüfen und sieht auch, ob das gewünschte Bauteil schon aufgerüstet ist oder nicht. Anschliessend kann die Änderung gespeichert und die Produktion gestartet werden.

Lange Lieferzeiten

Die meisten elektronischen Geräte bestehen aus mehreren Leiterplatten. Wenn diese in einzelnen Serien nacheinander hergestellt werden, kann die Endmontage erst starten, wenn alle Leiterplatten bestückt sind. Eine FLX2011 jedoch kann die Time-To-Market gewinnbringend verkürzen.

Die Software des Bestückers und die magnetische Leiterplattenhalterung erlauben, verschiedene Leiterplatten zu einer zusammen zu fassen und gemeinsam zu bestücken. Auf diese Weise können der  Endmontage schneller alle Einzelteile für ein Gerät zur Verfügung gestellt werden. Dieses wird entsprechend schneller fertig und kann früher geliefert und verrechnet werden.

Fehlende Bestandes- und Rüstkontrollen

Die meisten Planungssysteme müssen kapitulieren, wenn es um die genaue Anzahl von Bauteilen geht, die im Lager zur Verfügung steht. Stattdessen wird mit Richt- und Schätzwerten gearbeitet, die mit der Realität nur selten übereinstimmen. Deshalb gibt es für die FLX2011 das Softwarepaket MIS (Mangagement Information System), das gleich mehrere Funktionen vereinigt:

• Aktualisierung der Bauteilbestände aufgrund der realen Verbrauchsdaten des Bestückungsautomaten,

• Identifikation der einzelnen Bauteilgebinde (Rollen, Trays, Sticks)Rüstprüfung mit Barcode-Leser,

• Produktionsplanung und

• Rückverfolgung (Traceability) der SMD-Bestückung.

MIS kennt den realen Bauteilbestand auf jeder Rolle und in jeder Palette. Das MIS-Planungsmodul liefert Information über die Verfügbarkeit und mögliche Engpässe bei der geplanten Produktion. Die Bestände kann MIS auch ERP-Systemen zur Verfügung stellen.

Da MIS jedes Gebinde einzeln identifiziert und eine Rüstkontrolle mittels Barcodeleser fordert, kann die Software die Herstellung der einzelnen Leiterplatten sehr genau dokumentieren. MIS liefert im Bedarfsfall die Daten für die Rückverfolgung einer bestimmten Leiterplatte oder einer bestimmten Bauteilcharge (Traceability).

Linienausfall durch Modulstörung

Das FLX2011-Bestückungssystem ist als Standalone- oder Inline-Version erhältlich. Mehrere FLX2011 können für  mehr Leistung oder eine grössere Feederkapazität zu einer Linie verbunden werden. Doch selbst in Linie können die Module wahlweise zusammen oder einzeln arbeiten. Dies bietet hohe Flexibilität und Redundanz.

Je nach Bedarf und Produktionsauslastung können Leiterplatten von links oder rechts geladen werden. Ein Beispiel: Die Module 1 und 2 werden von links beladen und bestücken gemeinsam den Print A. Zur selben Zeit wird das Modul 3 von rechts beladen und bestückt den Prototypen B. Diese Freiheit bietet auch Sicherheit: Falls ein Modul im Moment nicht arbeiten kann, so können die zwei verbleibenden Module trotzdem mit 2/3 der Leistung bestücken und die Produktion steht nicht still.

Hochflexibles System

Die FLX2011 gilt als eines der flexibelsten Bestückungssysteme. Die Software und die Maschine geben dem Operator viel Freiheit, wie und was er produzieren möchte. Das Anwendungsspektrum ist sehr gross, denn die FLX2011 wird auch vielfach als Basis für kundenspezifische Spezialmaschinen verwendet. Manche dieser Spezialmaschinen sind heute Standard geworden.
So gibt es zum Beispiel eine FLX2011-Large für Leiterplatten bis 600 mm x 700 mm, Batch-Maschinen mit einseitig herausgeführtem Transportsystem, Fertigungszellen für Folientastaturen, Spezialfeeder für Silizium-Chips und viele mehr.

Aufgrund der Flexibilität wird das FLX-System aber auch für Aufgaben eingesetzt, die gar nichts mit Elektronik zu tun haben, wie zum Beispiel in der Optik. Aktuell wird auf der Basis der FLX ein 3D-Bestückungssystem entwickelt, das den neusten Trends in der Elektronikfertigung entgegen kommt.

(hb)